1. 操作機整機設計原則

（1）小運動慣量原則 由于操作機運動部件多，運動狀態(tài)經常改變，必然產生沖擊和振動，采用小運動慣量原則，可增加操作機運動平穩(wěn)性，提高操作機動力學特性。為此，在設計時應注意在滿足強度和剛度的前提下，盡量減小運動部件的質量，并注意運動部件對轉軸的質心配置。

（2）尺度規(guī)劃優(yōu)化原則當設計要求滿足一定工作空間要求時，通過尺度優(yōu)化以選定小的臂桿尺寸，這將有利于操作機剛度的提高，使運動慣量進一步降低。

（3）高強度材料選用原則 由于操作機從手腕、小臂、大臂到機座是依次作為負載起作用的，選用高強度材料以減輕零部件的質量是十分必要的。

（4）剛度設計的原則 操作機設計中，剛度是比強度更重要的問題，要使剛度，必須恰當地選擇桿件剖面形狀和尺寸，提高支承剛度和接觸剛度，合理地安排作用在臂桿上的力和力矩，盡量減少桿件的彎曲變形。

（5）可靠性原則 機器人操作機因機構復雜、環(huán)節(jié)較多，可靠性問題顯得尤為重要。一般來說，元器件的可靠性應高于部件的可靠性，而部件的可靠性應高于整機的可靠性。可以通過概率設計方法設計出可靠度滿足要求的零件或結構，也可以通過系統(tǒng)可靠性綜合方法評定操作機系統(tǒng)的可靠性。

（6）工藝性原則 機器人操作機是一種高精度、高集成度的自動機械系統(tǒng)，良好的加工和裝配工藝性是設計時要體現的重要原則之一。僅有合理的結構設計而無良好的工藝性，必然導致操作機性能的降低和成本的提高。

2．操作機的設計方法和步驟

（1）確定工作對象和工作任務 開始設計操作機之前，首先要確定工作對象、工作任務。

1）焊接任務：如果工作對象是一輛汽車或是一個復雜曲面的物體，工作任務是對其進行弧焊或點焊，則要求機器人的制造精度很高，弧焊任務對機器人的軌跡精度和位姿精度及速度穩(wěn)定性有很高的要求，點焊任務對機器人的位姿精度有很高的要求，兩種任務都要求機器人具備擺弧的功能，同時要能在狹小的空間內自由地運動，具備防碰撞功能，故機器人的自由度至少為六個。

2）噴漆任務：如果工作對象是一輛汽車或是一個復雜曲面的物體，工作任務是噴涂汽車的內部和車門或是復雜曲面物體的表面，則要求機器人手腕要靈活，能夠在狹小的空間內自由地運動，具備防碰撞功能；要求機器人能夠在長時間內連續(xù)穩(wěn)定可靠地工作；同時要求機器人具備光滑的流線型外表面，漆、氣管線能從其橫臂和手腕內部通過，使機器人外表不易積漆積灰，不會污染已噴好的工作對象，且漆、氣管線也不易損壞；因噴漆機器人是在易燃易爆的工作環(huán)境中工作，故要具備防爆的功能。同時對機器人的軌跡精度和位姿精度及速度穩(wěn)定性也有較高的要求。機器人的自由度至少應為六個。

3）搬運任務：如果工作對象比較笨重，工作任務是定點搬運，定位精度要求高，則對機器人的承載能力和定位精度有高的要求。如果工作對象比較輕巧，工作任務也是定點搬運，但要求輕拿輕放，且定位精度要求高，則對機器人的速度穩(wěn)定和定位精度有高的要求。

4）裝配任務：對機器人的速度穩(wěn)定密和位姿精度有很高的要求。

有些機器人能完成多種工作任務，如MOTOMAN－SKI20系列機器人，既可以用于搬運也可以用于點焊，具有快速、精巧、強有力和性高的特點；另一種MOTOMAN－SK6／SK16系列機器人，可以完成弧焊、搬運、涂膠、噴釉和裝配多種任務，具有高速、精巧和可靠性高的特點。

設計新型機器人時，要充分考慮以上諸多因素，并應多參考國內外同類產品的先進機型，參考其設計參數，經過反復研究和比較，確定出所要機械部分的特點，定出設計方案。